RU96116792A - Способ измерения потока количества движения вещества в напорном трубопроводе и устройство для его осуществления - Google Patents

Claims (14)

1. Способ измерения потока количества движения вещества, движущегося в напорном трубопроводе, заключающийся в воздействии динамического напора на подвижное тело, заключенное в камеру, и измерении силы, приложенной к этому телу, отличающийся тем, что, с целью полного преобразования потока количества движения в силу набегающий поток вещества направляется во внутренний канал подвижного тела, в котором он плавно изменяет свое направление с первоначального на перпендикулярное к нему, причем соотношение площадей поперечного сечения входного и выходного отверстий внутреннего канала выбирается таким, что обеспечивается равенство в них статического давления, и, кроме того, создаются условия, при которых давление на всей внешней поверхности подвижного твердого тела одинаково.

2. Устройство для измерения потока количества движения вещества, движущегося в напорном трубопроводе, содержащее подвижное тело и датчик силы, отличающееся тем, что, с целью осуществления способа по п.1 подвижное тело выполнено в виде осесимметричного ротора, внутренний канал которого образован двумя криволинейными поверхностями, одна из которых имеет воронкообразную форму, вторая - ответную ей конусообразную, входной участок канала, соосный с подводящим трубопроводом, имеет цилиндрическую форму, выходной - представляет собой радиально - кольцевую щель между двумя плоскостями, перпендикулярными оси ротора, части ротора, образующие канал, механически соединены между собой, например, бандажом с прорезями, расположенным на внешней поверхности ротора, камера также осесимметричная, ротор установлен в камере соосно на подшипниках, допускающих осевое перемещение ротора и расположенных на его внешней поверхности, выходное отверстие камеры представляет собой радиально кольцевую щель, расположенную напротив выходной щели ротора, причем обе щели имеют одинаковые площади смежных поперечных сечений, датчик силы установлен в камере со стороны глухого торца ротора так, что ротор упирается в него под действием динамического напора измеряемого вещества.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что, с целью формирования осесимметричного потока вещества после выхода из камеры последняя соосно размещена в трубопроводе, который с одной стороны заглушен в плоскости, расположенной между входным и выходным сечениями камеры, а с другой - имеет патрубок, соосный с подводящим напорным трубопроводом.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что, с целью облегчения доступа к датчику силы и другим узлам, расположенным в камере со стороны глухого торца ротора, на выходе из камеры установлен кольцевой диффузор, оканчивающийся патрубком, формирующим скорость потока, направленную перпендикулярно оси камеры.

5. Устройство по пп. 2-4, отличающееся тем, что, с целью уменьшения трения в опорах, равномерного износа подшипников, а также получения измерительной информации об объемном расходе, ротору сообщается вращательное движение путем размещения во внутреннем канале лопаток специальной формы, причем лопатки могут служить связующим звеном между частями ротора.

6. Устройство по пп. 2-5, отличающееся тем, что, с целью уменьшения массы ротора, а также для компенсации веса при работе на жидкости за счет выталкивающей силы, в роторе выполняются герметичные полости.

7. Устройство по пп. 2-6, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности разгрузки датчика силы в камере устанавливаются изолиры с гидравлическим приводом, осуществляющие сдвиг ротора в сторону набегающего потока вещества.

8. Устройство по пп. 2-7, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерения силы динамического напора вещества при использовании узкодиапазонного датчика силы в качестве последнего применяется датчик, способный воспринимать нагрузку с двух противоположных сторон с возможностью взаимной компенсации, например, тензометрический датчик балочного типа, в состав устройства включается гидроусилитель, шток которого воздействует на чувствительный элемент датчика силы со стороны, противоположной воздействию ротора, причем значение силы действия штока гидроусилителя известно.

9. Устройство по пп. 2-6, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерения силы динамического напора вещества, использовании узкодиапазонного датчика силы ось ротора располагается вертикально, набегающий поток подается снизу, а ротор нагружается гирями необходимой массы.

10. Устройство по пп. 2-6, отличающееся тем, что, с целью осуществления контроля показаний преобразователя силы в выбранной точке нижней части его рабочего диапазона корпус датчика силы установлен в неподвижной гильзе по посадке с зазором, на корпус действует пружина, отжимающая датчик вместе с ротором в направлении подводящего трубопровода, в отсутствие потока ротор упирается в стенку камеры, датчик нагружается силой реакции, равной силе пружины при ее наибольшей длине, при наличии потока датчик сдвинут до упора в гильзе, а его показание равно сумме силы динамического напора и силы пружины при ее наименьшей длине.

11. Устройство по пп. 2-7, отличающееся тем, что, с целью осуществления калибровки датчика силы без снятия его с рабочего места в устройство вводится гидроусилитель, шток которого действует с известной силой, корпус датчика устанавливается в неподвижной гильзе по посадке с зазором, в режиме измерения гидроусилитель выключен, а корпус датчика упирается в выступ гильзы, в режиме калибровки поток вещества отсутствует, шток гидроусилителя воздействует на корпус датчика, усилие через чувствительный элемент датчика передается ротору, который, упираясь в стенку камеры, нагружает датчик силой реакции, равной силе действия гидроусилителя.

12. Устройство по пп. 5-11, отличающееся тем, что, с целью исключения передачи вращательного момента датчику силы стержень, передающий осевое усилие от ротора к датчику, выполняется разрезным, части стержня связаны попарно друг с другом радиально-упорными подшипниками.

13. Устройство для измерения потока количества движения вещества, движущегося в напорном трубопроводе, содержащее подвижное тело и датчик силы, отличающееся тем, что, с целью осуществления способа по п. 1 подвижное тело выполнено в виде скругленного девяностоградусного колена трубопровода, между входным и выходным патрубками которого могут включаться криволинейные участки, входные и выходные отверстия камеры и колена соосны и имеют одинаковые площади, сила, приложенная к колену со стороны потока, воспринимается датчиком силы, расположенным в камере, колено как механическое звено выполнено в виде физического маятника или коромысла, причем в последнем случае используются уравновешивающие грузы.

14. Устройство по пп. 2-13, отличающееся тем, что, с целью выравнивания поля скорости по сечению потока вещества на входе в подвижное тело, а также уменьшения поперечных размеров, перед входом в подвижное тело установлено сужающее устройство типа сопла, например, сопло Витошинского.